专利名称：压入式元件形式的功能元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及压入式元件形式的功能元件，用于连接到金属片部件。该功能元件可形成为阳性元件或者为阴性元件。对于阳性元件，可考虑轴部具有螺纹的螺栓元件，或者轴部具有用于夹子之类的支撑架的元件，或者轴部为圆柱形并且用作轴颈的元件，该轴颈用于在元件上可旋转的部件。对于阴性元件，可主要考虑螺母元件，即具有内螺纹的元件，其轴部能够形成为冲孔部分，以便存在自冲孔螺母元件。不需要预先加工该螺纹，而是可通过借助螺纹成型螺丝或螺纹切削螺丝将螺母元件连接到金属片部件之后产生该螺纹。然而，阴性元件也可为具有圆柱形空心空间的空心元件，该空心元件用于轴的可旋转轴颈。
背景技术：
在多种不同的实施例中，功能元件为现有技术领域中已知的。一方面，具有所谓的铆钉元件，这些元件具有铆钉部分，该部分连接到金属片部件时变形，以便形成铆钉珠，该铆钉珠与头部一起形成环形凹槽，用于将孔的边缘容纳在金属片部件内。具有这种铆钉元件，因此功能元件在连接到金属片部件时变形。这种铆钉元件的典型实例为本申请人所描述的NBR螺栓元件以及本申请人所描述的RND螺母元件(欧洲专利1116891)。而且，众所周知所谓的压入式元件，其中该元件连接到金属片部件时其本身并非有意变形，而是因为金属片材料本身变形，以便与各个压入式元件的底切接合。此文中也了解各种螺栓元件和螺母元件。本申请人所描述的所谓的EBF螺栓(欧洲专利678679)可称为螺栓元件，本申请人所描述的所谓的RSU元件(欧洲专利759510)可称为螺母元件。
发明内容
本发明的目的是能够使用压入式元件形式的功能元件，该元件是EBF元件或者 RSU元件的一种替代选择，制造该元件毫无问题，并且该元件为旋转提供了适当的安全性以及适当的轴向压脱阻力。需要下述类型的旋转安全性，S卩，功能元件连接到金属片部件以及随后在螺栓元件上连接螺母时，或者给螺母元件引入螺栓元件以便将又一元件固定抵靠到金属片部件上时，产生了另外可造成螺栓元件或螺母元件松脱的不可忽略的扭矩。释放相应的螺纹接头时，也可产生这种扭矩。而且，轴向压脱阻力以及按脱阻力非常重要，因为具有相应的功能元件的金属片部件作为箱体内的散装材料频繁地从一个工厂运输到另一个工厂，或者在工厂内频繁运输。这可造成单个金属片部件内的功能元件松脱，这对于后面的处理工艺不太有利。而且，又一元件连接到安装有功能元件的金属片部件时，经常使用螺丝和螺母的自动组件工具，螺母连接到螺栓元件时或者螺栓旋入螺母元件时，这些工具向各个功能元件施加不可忽略的轴向压力。通过这种方法，当无法保证压脱阻力和按脱阻力达到所要求的程度时，金属片部件内的功能元件存在松脱的危险，或者金属片部件和功能元件之间存在连接失效的可能。为了满足上述目标，首先提供了根据权利要求I所述的功能元件，即提供压入式元件形式的功能元件，用于连接到金属片部件，其中功能元件具有头部和轴部，头部具有位于在靠近轴部的侧边处的环形金属片接触表面以及位于该环形金属片接触表面内并在从头部到轴部的过渡处围绕该轴部的环形轴向凹槽，该功能元件的特征在于轴部具有多个周向分布的径向凹槽，这些径向凹槽在同样沿轴向延伸并径向突出的尖端之间沿轴向延伸。 在径向凹槽的位置处优选存在位于靠近头部的轴向端部处的凸起的材料部分，并且在环形凹槽的区域内与头部形成底切。通过这种功能元件的设计，金属片材料可与径向突出的尖端或者与径向凹槽的基面紧密接触，因此在此文中，尤其是在尖端优选地径向侧面实现旋转的安全性。而且，金属片材料可进入所述由凸起的材料部分形成的底切内，由此产生轴向压脱阻力。而且，在周向上时，金属片部件可接触凸起的材料部分的侧面边界，由此产生额外的旋转安全性。将轴部形成为螺纹，金属片材料进一步如下变形，金属片材料的远离功能元件的头部的区域，与螺纹的靠近头部的轴端相对，并且径向地位于螺纹的外径内。由于生产径向凹槽和尖端之后，通过螺纹滚压工艺产生螺纹，轴部与螺纹滚压相关的尺寸增大，这有助于先前生产径向凹槽和尖端轴，因为在必须生产的螺纹区域内，轴部的直径更小，这就通过轴部材料的轴向替换简化了所设置的凹槽以及尖端的生产。如果不存在该情形，必须通过轴部的径向变形产生轴向凹槽，这基本上是可能的。生产螺纹之后，该螺纹的区域内的直径增大，形成与所述凹槽和尖端的远离头部的轴端相邻的螺纹尾部，该螺纹尾部用于与金属片材料邻接，并且确保压脱阻力。如果提供所述凸起的材料部分和相应的底切，那么金属片部件和底切的接合补充了压脱阻力。如果螺栓部件内没有螺纹尾部，那么金属片材料在底切本身内的接合提供了所需要的形式上合适的连接，以便产生压脱阻力。在阴性元件内，在轴部的自由端部分，可提供直径增大并且用作止动器的相应的区域，并且该区域可确保压脱阻力，该方式与通过螺纹尾部确保压脱阻力的方式相应。如果这种形状不存在，那么需要存在所述底切以及接合金属片材料，以便产生所需要的形式上合适的连接，以产生压脱阻力。即使功能元件略微松脱，这些元件的轴向损失也不可能是径直朝前的，这是因为金属片材料抵靠螺纹的端部。这种安全性也存在于螺母元件的设计中，只要轴部在远离头部的尖端和轴向凹槽的侧边的直径大于尖端区域内的直径，由此功能元件不能被压脱出金属片部件。因为位于到该区域的过渡处的直径更大的台肩抵靠或者会抵靠金属片部件的远离螺母元件的头部的侧边，故而避免了这种压脱，。在两个变形例中，即阳性元件或阴性元件中，元件在另一方向上没有轴向损失，仅仅因为头部的径向金属片接触表面与金属片部件接触并且其直径明显大于金属片部件内的孔。因此，在两个轴向上防止了轴向损失。而且，连接到功能元件时，金属片材料轴向地位于环形凹槽内并且与径向凹槽内周向交替突出的尖端径向抵靠接触，由此产生特别稳定的形式，其抵抗按脱力。其中所产生的孔摩擦也有助于旋转的安全性以及压脱阻力。通过头部的尺寸和金属片接触表面的直径，以及形式上合适地连接金属片材料以及轴向压脱阻力，确保了元件具有充足的压脱阻力。通过金属片材料在环形凹槽内的变形，元件的头部在金属片部件上实现紧密接触，从而可避免金属片部件在元件的头部区域内变形和扭曲。而且，环形槽形成用以容纳通过生成径向槽或凹槽所出现的材料的空间，因此相应的凸起的材料部分不干扰头部到轴部的过渡。而且，功能元件和金属片部件在从轴部到头部过渡的区域内的连接可以下述方式实现，即轴部以及金属片部件内的孔的直径较小。这样，又一元件此后可轻易地连接到金属片部件的远离功能元件的头部的侧边，而且该又一元件仅仅必须具有相应的孔径。因此又一元件可连接到金属片部件，从而能够进行所期望的“直接夹紧”，并且实际上不需要使用分载冲孔垫圈进行操作。优选地提供2个到12个径向凹槽，优选提供4个到8个径向凹槽，更优选地提供 6个径向凹槽，其中在每两个相邻的径向凹槽之间提供一个径向突出的尖端，即围绕功能元件的纵轴交替地设置凹槽和尖端。底切优选轴向位于环形轴向凹槽内。在该位置，轴部的所述凸起的材料部分与金属片材料进行高质固定接合，而不造成金属片材料扭曲，尤其由于在挤压的过程中，金属片材料可偏移到头部的轴向环形凹槽内。因此，在一个变形例中，该功能元件为在其轴部具有螺纹的螺栓元件，其中螺纹的外径的半径大于从轴部的纵轴起到径向凹槽的基面的(最大)径向尺寸。而且，螺纹的外径的半径大于从轴部的纵轴起到径向突出的尖端的径向外表面的 (最大)径向尺寸。径向凹槽的基面和/或尖端的外表面至少基本上位于各自的环状圆柱形表面上或者形成这些环状圆柱形表面的部分。然后，凹槽的基面以及尖端的外表面均具有恒定的径向尺寸。然而，这并非必不可少，因为相应的表面也具有其他的轮廓，由此所述径向尺寸不需要恒定；然而，依然能够谈及最大的径向尺寸。由于交替的尖端和凹槽的所述最大径向尺寸优选小于螺纹的外径，因此可确保金属片材料径向地位于螺纹的外径内，并且确保螺栓元件的上述轴向稳定性。在该连接中，形成底切的凸起的材料部分可具有从功能元件的中心纵轴起测量的最大径向尺寸,该最大径向尺寸至少基本上对应于螺纹的径向尺寸,或者实际上可略大，由此可提高旋转的安全性。与靠近头部的端部处，螺纹优选设置成紧临在径向凹槽或尖端的远离头部的端部之前。这样，不仅金属片材料所期望的“抵靠”形成在有利的位置，而且可制造螺纹，在螺纹滚压工艺中没有任何问题，这是因为尖端和凹槽的轴长表示了螺纹伸至头部之前。这有利于螺纹滚压工艺，因为不再需要如EBF螺栓中那样执行该工艺内向上直到头部。压入式元件为空心元件时，该元件的空心中心通道具有螺纹或者可具有螺纹，随后可在尖端和凹槽的远离头部的侧边(其直径大于轴部在尖端区域内的直径)对该轴部进行类似处理。比如，这可通过轴向挤压或镦锻工艺实现。而且，轴部的自由端面可设计成为金属片部件冲孔，无论其直径是否大于轴部在尖端区域内的直径，因此，螺母元件插入金属片部件时，该螺母元件与冲模母模一起在金属片部件内切割自身的孔，即螺母元件进行自冲孔。
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本发明的功能元件连接到金属片部件时，产生元件组件，其特别的特征在于，金属片部件在环形凹槽内部延伸，并且延伸到轴向凹槽内以及底切内，因此确保所需要的压脱阻力和/或所需要的旋转安全。元件组件优选地设计成，金属件部件的远离头部的侧边，在靠近轴部的区域内设置有螺栓元件，并设置有空心元件，该螺栓元件紧邻在螺纹的靠近头部的端部之前，该空心元件紧邻在空心轴部的端面部分之前。元件组件设计成尤其具有非常薄的金属片部件，其厚度大约为I到I. 5mm,因此金属片部件在远离头部的侧边具有环形轴环，其径向内表面与尖端和/或径向凹槽的基面紧密接触。在该连接中，环形轴环在金属片的下侧的轴向长度比如为I到3mm，大约对应于尖端的长度。对于厚度在I或者I. 5mm以上的更厚的金属片部件，冲模母模的尖端或者环形尖端使得金属片部件凸起，以便金属片材料至少基本上在尖端的整个轴长上延伸。本发明的功能元件的一个大优势在于针对不同的厚度)(比如从O. 6到4_)的金属片部件，可使用同一个元件，这就使得用户储存更容易并且成本更低。通过由连接到金属片部件的相应的冲模母模挤压金属片部件，造成金属片材料流动，结果，金属片材料在凸起的材料部分之间抵靠元件的表面。制造本发明的阳性元件形式的功能元件的方法，其特征在于，从圆柱形金属棒或金属线开始，并且在冷镦工艺中生成坯料，该坯料具有头部、具有轴部并且还具有在头部的靠近轴部的侧边围绕轴部的环形轴向凹槽，以及优选具有在靠近头部的区域内围绕轴部的材料轴环；其特征在于，轴部的材料和/或(如果提供的话)轴环的材料局部由进一步的冷镦工艺替换，以形成沿轴向延伸的径向凹槽并形成在径向凹槽的靠近头部的端部形成底切的凸起的材料部分以及还形成设置在径向凹槽之间的尖端，并且其特征在于，在轴部内和头部内形成轴向延伸的中心通道。制造阴性元件形式的功能元件的方法，其特征在于，从圆柱形金属棒或金属线开始，并且在冷镦工艺中生成坯料，该坯料具有头部、具有轴部并且还具有在头部的靠近轴部的侧边围绕轴部的环形轴向凹槽，以及优选具有在靠近头部的区域内围绕轴部的材料轴环；其特征在于，轴部的材料和/或(如果提供的话)轴环的材料局部由进一步的冷镦工艺替换，以形成沿轴向延伸的径向凹槽、并形成在径向凹槽的靠近头部的端部形成底切的凸起的材料部分以及还形成设置在径向凹槽之间的尖端，并且其特征在于在轴部内和头部内形成轴向延伸的中心通道。在该连接中，可挤压或镦锻螺母元件的自由端，以增大自由端从纵轴起的半径并可选地在轴部的自由端部形成冲孔边缘，使得该半径大于轴部在径向凹槽的区域内的半径，并且优选地大于轴部在尖端的区域内的半径。
下面参考附图具体描述本发明，附图中显示了 图IA为根据本发明的螺栓元件形式的功能元件的透视图；图1B-1D为根据图IA的本发明的螺栓元件的沿纵向局部剖开的侧视图(图1B)、 图IB内从头部到轴部的过渡处的圈示区域的放大图(图1C)以及螺栓元件的轴部的自由端的端视图(图1D)；图2A-2C为显示根据图IA到图ID的螺栓元件与较厚的金属片部件的连接的系列图；图3A-3C为显示根据图IA到图ID的螺栓元件与较薄的金属片部件的连接的系列图；图4A-4D为除采用根据本发明的螺母元件形式的功能元件之外皆与图IA到图ID 对应的系列图；图5A-5C为显示根据图4A到图4D的螺母元件与较厚的金属片部件的连接的系列图；以及图6A-6C为显示根据图4A到图4D的螺母元件与较薄的金属片部件的连接的系列图。附图标记说明10 ;1(V螺栓元件，螺母元件12，12'金属片部件14 头部I6 轴部17 螺纹18头部的下侧20金属片接触表面22轴向凹槽24径向凹槽26 尖端28中心纵轴30凸起的材料部分32 底切34尖端的径向外侧36横向侧面38 过渡40环形槽的底部区域42 弯曲44 半径46径向表面48 基面50 冲孔52 端面54金属片部件的顶侧56金属片部件的下侧58金属片部件内的环形凹槽58'金属片部件内的环形凹槽
60冲孔的边缘区域60'冲孔的重塑边缘区域62螺纹尾部64环形凹槽58的侧边66环形凹槽58的侧边68环形轴环70中心通道72内螺纹74圆柱形部分76螺母元件的端面80金属片部件的凹槽82螺纹接头的平面
具体实施例方式参看图IA到图1D，显示了压入式元件形式的功能元件10，该元件设计成分别根据图2A到2C以及3A到3C连接到金属片部件12或12'。功能元件10具有头部14以及轴部16。头部14具有位于靠近轴部16的侧边18处的环状或环形金属片接触表面20，并且具有位于该环状或环形金属片接触表面20内的环状或环形轴向凹槽22，该环状或环形轴向凹槽22在从头部到轴部16的过渡处围绕轴部16。而且，在该实例中，轴部16具有六个周向分布的径向凹槽24，这六个径向凹槽24沿轴向延伸并且在它们之间具有同样六个轴向延伸且径向突出的尖端26，这些尖端沿着螺栓部件的中心纵轴28与径向凹槽交替。在径向凹槽24的位置处，在靠近头部的轴端处具有凸起的材料部分30，该凸起的材料部分30 与在环形的轴向凹槽22的区域内的头部一起形成底切32。在由坯料的圆柱形区域制造元件的过程中，产生轴向延伸的径向凹槽，该元件的直径与尖端26的径向外侧34的直径相同。而且，可见螺纹17的外径的半径大于轴部16的纵轴28从径向凹槽24的基面48 起的(最大)径向尺寸。而且，可见螺纹17的外径的半径大于从轴部16的纵轴28到径向突出的尖端26的径向外表面的(最大)径向尺寸。在该实施例中，径向凹槽24的基面48和/或尖端26的外表面位于各自的环状圆柱形表面上或者形成这些环状圆柱形表面的部分。因此，螺栓元件在尖端的区域内具有类似于花键轴的横截面形状。因此，凹槽24的基面48与尖端26的外表面均具有恒定的径向尺寸。图IC中尤其可见轴向环形凹槽22的横截面形状。首先指出，相比于EBF螺栓或 RND螺母，未提供任何桥接环形凹槽或环形槽22以为旋转提供安全性的径向延伸的挡边。 环形槽22具有径向向外设置的倾斜侧面36，该侧面通过圆形过渡区38并入环形金属片接触表面20。环形槽的底部区域40同样具有平缓的弯曲42，并且通过圆形表面(未显示出， 但是设计成具有对应于底切32的半径44的形式)并入凸起的材料部分30之间的轴部16。 从图IC中可进一步看出，底切32轴向地位于环形槽22内。形成底切32的凸起的材料部分30，其从功能元件的中心纵轴28起测量的最大径向尺寸，至少基本上对应于螺纹17的径向尺寸，或者实际上可略大，由此可提高旋转的安全性。在其他方面，环形凹槽与倾斜的侧面36具有大致矩形的横截面形状，该精确的横截面形状并非关键，但是应尽量避免锋利的边缘。可从按真实比例绘制的图4A到图4D中获知螺栓元件以及螺母元件10，的优选尺寸，如果这两个尺寸中有一个尺寸为测量螺纹(比如M6或M8螺纹)直径的基本尺寸的话。尖端26和径向凹槽24之间的过渡优选地形成为径向侧面46，即位于纵轴28的径向平面内的侧面。这样，可确保旋转安全性。虽然六个尖端26和六个径向凹槽优选地具有大致相同的角度大小，但是这些尖端26和凹槽24可选择不同的数量，也可具有不同的角度大小。通常不宜具有太多的尖端和径向凹槽，比如，尖端和径向凹槽均多于12个即是不宜的，这是因为难以形成这么多尖端和径向凹槽并同时确保高旋转安全性。尖端26以及径向凹槽的数量少于三个或四个时，也难以确保所需的旋转安全性。图2A到图2C现在显示了根据图IA到图ID的螺栓元件连接到金属片部件12，此文中该金属片部件可理解为用于M8螺纹的厚度为3mm的较厚金属片部件。以本身已知的方式，在压床内或者在C机架内或者通过机器人，可进行螺栓部件的这种连接，在该连接中， 预冲孔(平稳冲孔)的金属片部件12 (图2A)的孔或冲孔50具有圆柱形形状，其直径对应于螺纹的直径，即在该实例中为8_。螺栓元件的轴部16，其利用相应工具或者定位头(未显示出)保持在头部区域内， 并以轴部16的自由端部52朝前的形式穿过孔50 (图2B)。然后，比如，在压床的又一封闭运动中，对着金属片部件12的上侧54按压头部14，并且在冲模母模(未显示出)的下侧56 支撑这种按压。在该连接中，冲模母模具有接纳螺栓元件的轴部16的中心开口以及从其平面的端面突出的环形尖端，其形状与金属片部件12的下侧内的凸出的环形凹槽58的形状互补。通过凸出环形凹槽58，孔50的边缘区域60内的金属片材料被径向向内推入径向凹槽24内，与这些凹槽的基面48接触并且也抵靠尖端26的外侧34，并抵靠尖端26的侧面， 而且，被轴向向上推入轴向环形凹槽22内，围绕凸起的材料部分30并且也进入底切32内。如图2C所示设计元件组件成品，可见金属片部件12的下侧与孔边缘60的区域内的螺纹尾部62接触。通过该接触以及通过金属片材料与底切32的接合，防止了螺栓元件 10向上从金属片部件12中推出。而且，要指出的是，将相应的冲模母模设计成在孔边缘60'的区域内塑造金属片材料，以使金属片材料在这个重新塑造的区域内充分膨胀时，螺纹尾部处的金属片材料也能够与内部金属片部件接触。冲模母模的环形尖端的倾斜侧面尤其方便地促使金属片材料进行径向向内和轴向向上的运动，这些倾斜侧面反射在环形凹槽58的倾斜设置的侧边64 和66内。图3A到图3C中显示了同一个螺栓元件10连接到较薄的金属片部件。图3A中可看出，冲孔具有向下突出的环形轴环66，通过EBF螺栓内本身已知的金属片标本，可形成该轴环。根据图3B的示图，除了金属片部件更薄以及具有环形轴环66之外，皆对应于图2B 的示图，因此不需要特别进行描述。相反，先前的描述也适用于该图中。无论如何，相同的附图标记用于相同的特征或者用于针对相同的功能的特征这一概念适用于对这些图的全部描述，除非有相反规定。图3C中很明显，金属片部件因冲模母模的环形尖端而导致的凸出，利用薄金属片部件也造成在尖端26和径向凹槽24的区域内，金属片材料与螺栓部件的轴部16完全接合。在该连接中，未显示的冲模母模在此文中也具有接纳螺栓元件的轴部16 的中心开口以及从其平面的端面突出的环形尖端，环形尖端的形状与金属片部件12的下侧内凸起的环形凹槽58的形状互补。然而，此文中，冲模母模具有形状不对称的环形尖端以便考虑环形轴环的形状，并且实际上使得环形凹槽58的倾斜侧边64比倾斜侧边66长。 通过环形凹槽58的凸出，此文中，在孔50的边缘区域60内，尤其是环形轴环68的区域内， 也将金属片材料径向向内推入径向凹槽24内，与这些凹槽的基面48抵靠接触并且也抵靠尖端26的外侧34，以及抵靠尖端26的侧面。而且，将金属片材料轴向向上推入轴向环形凹槽22内，围绕凸起的材料部分30并且也推入底切32内。如图3C所示来设计元件组件成品，此文中也可见，在由冲模母模的尖端稍事重新塑造的环形轴环的孔边缘60区域内，金属片部件12的下侧与螺纹尾部62接触或者直接位于螺纹尾部上方。这样，通过金属片材料与底切32的接合，防止了螺栓元件10被上压脱出金属片部件12。而且，要指出的是，就金属片材料抵靠螺纹尾部或者直接位于螺纹尾部上方这一接触而言，当相应的冲模母模设计成在孔边缘60'或者环形轴环68的区域内重新塑造金属片材料以使金属片材料在这个重新塑造的区域内充分膨胀其高度时，甚至可使用更薄的金属片。冲模母模的环形尖端的适当侧面尤其方便地促使金属片材料进行径向向内和轴向向上运动，这些侧面反射在环形凹槽58的倾斜设置的侧边64和66内。因此，就使用具有螺纹17的轴部16的实施例而言，无论金属片材料为更薄的金属片部件还是更厚的金属片部件的形式，该金属片材料均变形，(针对共同的螺栓元件并且仅借助因与各个金属片部件的厚度相匹配而略有不同的冲模母模)，以使金属片材料以所需方式与该元件接触。具体而言，金属片部件以如下方式重新塑造与功能元件的头部14远离的金属片的区域60'，位于螺纹17的靠近头部的轴端的相反处，并且径向地位于螺纹17 的外径内。这样，即使稍微松开金属片部件的功能元件，也可防止元件的轴向损失，因为金属片材料抵靠螺纹的端部或者可抵靠该端部。图4A到图4D显示了阴性元件(即空心压入式元件)的实例。在根据图4A到图 4D以及图5A到5C和图6A到6C的图中，所使用的附图标记与先前的图中所使用的相同，并且因此，在这些图中，在相同的意义中也可使用先前的描述，这就是为什么此文中要仅仅讨论重要的区别。螺母元件10'具有空心中心通道70，该通道具有内螺纹72。此文中，轴部16在其自由端的圆柱形部分74的区域内的直径对应于轴部在径向凹槽24的基面48的区域内的直径。该元件的端面76的直径小，然而该端面在该点处也可具有轴边缘。该元件可自冲孔地插入金属片部件内。作为所显示的形式的替代，该轴部也可在远离头部的尖端和凹槽的侧边(即在区域74内，其大于轴部16在尖端26的区域内的直径)加以设计。也作为稍微锋利的冲孔边缘，比如，形成尖端26和径向凹槽24之后，这可通过在轴部上进行轴向挤压或镦锻工艺来实现。无论其直径是否大于轴部16在尖端26区域内的直径，都可这样设计轴部16的自由端部76以便为金属片部件冲孔螺母元件10'插入金属片部件时，该螺母元件结合合适的冲模母模在金属片部件内切割自身的孔，即螺母元件10'进行自冲孔。如图4A到4D所示，根据本发明的功能元件10'连接到金属片部件12时，或者如图5A到5C和6A到6C所示，功能元件连接到金属片部件12'时，产生元件组件，其特别的特征在于，金属片部件在环形凹槽22内部延伸到径向凹槽24内并延伸到底切32内，因此确保所需要的压脱阻力和所需要的旋转安全性。该元件被设计成部分74的直径大于轴部16在尖端区域内的直径时，在金属片部件与凹槽80外的头部远离的侧边的前面，该元件的端面76轴向地位于金属片部件的凹槽 80内。通过互补性塑造冲模母模(未显示出)的环形尖端，凹槽80实现精确的设计。这样，要拧入位(未显示出)的元件具有平面的螺旋接头连接表面82，该表面对应于金属片部件12，12'的下侧。要注意的是，使用薄金属片部件12'，利用环形凹槽22的轴向深度，以便提供充足的结构高度，用于连接到金属片部件12'。如果轴部16在部分74内直径增大，那么实现额外的轴向压脱阻力，这是因为其中形成了台肩，类似于或者对应于具有螺栓元件的螺纹尾部。这样，阴性元件可实现与螺栓元件非常相似的设计，将金属片部件连接到该阴性元件。制造根据本发明的阳性元件形式的功能元件的方法，其特征在于从圆柱形金属棒或金属线开始，并且在冷镦工艺中生成坯料，该坯料具有头部14、具有轴部16并且还具有在头部14的靠近轴部的侧边围绕轴部16的环形轴向凹槽22。在靠近头部14的区域内围绕轴部16优选地产生材料轴环，该轴环实际上优选地具有一与该成品元件内的尖端的直径对应的直径。该材料轴环局部由进一步的冷镦工艺替换，以形成沿轴向延伸的径向凹槽 24、在径向凹槽24的靠近头部14的端部处形成底切32的凸起的材料部分30以及设置在径向凹槽24之间的尖端26。随后在该轴部上形成螺纹(17)，该螺纹在径向凹槽的远离该头部14的轴端的稍前，或紧邻在径向凹槽的远离该头部(14)的轴端之前。生产空心压入式元件形式的功能元件的方法，其特征在于从圆柱形金属棒或金属线开始，并且在冷镦工艺中生成坯料，该坯料具有头部14、具有轴部16并且还具有在头部 14的靠近轴部的侧边处围绕轴部16的环形轴向凹槽22，以及优选地具有在靠近头部14的区域内围绕轴部16的材料轴环；其特征在于，轴部16的材料和/或(如果提供的话)轴环的材料，局部由进一步的冷镦工艺替换，以形成沿轴向延伸的径向凹槽24、在径向凹槽24 的靠近头部14的端部处形成底切32的凸起的材料部分30以及设置在径向凹槽24之间的尖端26 ;并且其特征在于，在轴部16内和头部14内形成轴向延伸的中心通道70。在所有的实施例中，所有的材料可称为功能元件的材料的实例，这些功能元件的材料在冷变形的情况下，达到对应于ISO标准或更高的标准的第八等级的强度值，比如根据DIN 1654的35B2合金。此外，这样形成的紧固件元件适合于所有商业上惯用的钢材，用于深冲优质钢金属部件并且也用于铝或其合金。铝合金，尤其是强度更高的那些铝合金可用于功能元件，比如AlMg5。也可考虑具有更高强度的镁合金(比如AM50)的功能元件。
权利要求
1.一种压入式元件形式的功能元件(10 ;10')，用于连接到金属片部件，其中该功能元件具有头部(14)和轴部(16)，该头部具有位于靠近该轴部的侧边(18)处的环形金属片接触表面(20)以及位于该环形金属片接触表面内并在从该头部(14)到该轴部(16)的过渡处围绕该轴部的环形轴向凹槽(22)，其特征在于，所述轴部(16)具有多个周向分布的径向凹槽(24)，所述径向凹槽在同样沿轴向延伸并径向突出的尖端(26)之间沿轴向延伸，其中，在所述径向凹槽(24)的位置处优选存在位于靠近该头部的轴向端部处的凸起的材料部分(30)，该凸起的材料部分(30)在所述环形凹槽的区域内与该头部形成底切(32)。
2.根据权利要求I所述的功能元件(10;10')，其特征在于，提供2个到12个径向凹槽(24)，优选提供4个到8个径向凹槽(24)，更优选地提供6 个径向凹槽(24)，其中在每两个相邻的径向凹槽(24)之间提供一个径向突出的尖端(26)。
3.根据权利要求I或2所述的功能元件(10;10')，其特征在于，所述底切(32)位于所述环形轴向凹槽(22)内。
4.根据前述权利要求中任一项所述的功能元件(10)，其特征在于，该功能元件为在轴部(16)具有螺纹(17)的螺栓元件(10)，其中该螺纹(17)的外径的半径大于从所述轴部(26)的纵轴(28)起到所述径向凹槽(24)的基面的(最大)径向尺寸。
5.根据权利要求4所述的功能元件(10)，其特征在于，所述螺纹(17)的外径的半径大于从所述轴部(16)的纵轴(28)起到所述径向突出的尖端(26)的径向外表面的(最大)径向尺寸。
6.根据前述权利要求中任一项所述的功能元件(10;10')，其特征在于，所述径向凹槽(24)的基面和/或所述尖端(26)的外表面至少基本上位于各自的环状圆柱形表面上或者形成这些环状圆柱形表面的部分。
7.根据权利要求4所述的功能元件(10)，其特征在于，形成底切(32)的凸起的材料部分(30)的从所述功能元件的中心纵轴(28)起测量的最大径向尺寸，至少基本上对应于所述螺纹(17)的径向尺寸。
8.根据前述权利要求中任一项所述的功能元件(10;10')，其特征在于，在靠近所述头部(14)的端部处，所述螺纹(17)设置成紧邻在所述径向凹槽(24)或尖端(26)的远离所述头部(14)的端部之前。
9.根据前述权利要求I到3中任一项所述的功能元件(10')，其特征在于，所述压入式元件为空心元件(10')，该空心元件(10')的空心中心通道(70)具有螺纹(72)或者可具有螺纹。
10.一种包括根据前述权利要求中任一项所述的功能元件(10 ;10')以及金属片部件 {12,12')的元件组件，其特征在于，所述金属片部件(12，12')在所述环形凹槽(22)内延伸，并延伸到底切(32)，以此确保所需的压脱阻力和/或所需的旋转安全性。
11.根据权利要求10所述的元件组件，其特征在于，所述金属片部件(12，12 ^ )的远离该头部(14)的侧边，在靠近该轴部(16)的区域内设置有螺栓元件，并设置有空心元件(10)，该螺栓元件紧邻在该螺纹(17)的靠近该头部(14)的端部之前，该空心元件(10)紧邻在该空心轴部的自由端面(76)之前。
12.根据权利要求10所述的元件组件，其特征在于，所述金属件部件(12，12')具有位于远离该头部的侧边处的环形轴环(68)，该环形轴环(68)的径向内表面与所述尖端(26)和/或所述径向凹槽(24)的基面紧密接触。
13.根据权利要求11所述的元件组件，其特征在于，环形轴环￠8)的远离该头部(14)、靠近该轴部(16)的轴端，设置在螺栓元件(10)内， 并设置在空心元件内，该螺栓元件(10)紧邻在该螺纹(17)的靠近该头部(14)的端部之前，该空心元件紧邻在该空心轴部的自由端面(76)之前。
14.根据前述权利要求9到11中任一项所述的元件组件，其特征在于，所述金属片材料接触该元件(10 ;10')的在所述凸起的部分(30)之间的表面。
15.一种制造根据前述权利要求I到8中任一项所述的压入式螺栓(10)形式的功能元件(10)的方法，其特征在于，从圆柱形金属棒或金属线开始，并且在冷镦工艺中生成坯料，该坯料具有头部(14)、具有轴部(16)并且还具有在该头部(14)的靠近该轴部(16)的侧边围绕该轴部(16)的环形轴向凹槽(22)，以及优选具有在靠近该头部(14)的区域内围绕该轴部(16)的材料轴环； 其特征在于，轴部(16)的材料和/或(如果提供的话)轴环的材料局部由进一步的冷镦工艺替换，以形成沿轴向延伸的径向凹槽(24)并形成在所述径向凹槽(24)的靠近该头部 (14)的端部形成底切(32)的凸起的材料部分(30)以及还形成设置在所述径向凹槽(24) 之间的尖端(26)，并且其特征在于，随后在该轴部(16)上形成螺纹(17)，该螺纹在所述径向凹槽(24)的远离该头部(14)的轴端的稍前，或紧邻在所述径向凹槽(24)的远离该头部(14)的轴端之前。
16.一种制造根据前述权利要求I到3或者9中任一项所述的空心压入式元件形式的功能元件的方法，其特征在于，从圆柱形金属棒或金属线开始，并且在冷镦工艺中生成坯料，该坯料具有头部(14)、具有轴部(16)并且还具有在该头部(14)的靠近该轴部的侧边围绕该轴部(16)的环形轴向凹槽(22)，以及优选具有在靠近该头部(14)的区域内围绕该轴部(16)的材料轴环；其特征在于，该轴部(16)的材料和/或(如果提供的话)轴环的材料局部由进一步的冷镦工艺替换，以形成沿轴向延伸的径向凹槽(24)并形成在所述径向凹槽(24)的靠近该头部(14) 的端部形成底切(32)的凸起的材料部分(30)以及还形成设置在所述径向凹槽(24)之间的尖端(26)，并且其特征在于，在该轴部(16)内和头部(14)内形成轴向延伸的中心通道(70)。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，挤压该螺母元件(10')的自由端面(76)，以增大该端面(70)从该纵轴(28)起的半径并可选地在该轴部(16)的自由端部形成冲孔边缘，使得该半径大于该轴部(16)在所述凹槽(24)的区域内的半径，并且优选地大于该轴部在所述尖端(26)的区域内的半径。
全文摘要
本发明涉及压入式元件形式的功能元件，用于连接到金属片部件，其中功能元件具有头部和轴部，所述头部具有位于靠近所述轴部的侧边处的环形金属片接触表面以及位于该环形金属片接触表面内并在从该头部到该轴部的过渡处围绕该轴部的环形轴向凹槽。根据本发明，所述轴部具有多个周向分布的径向凹槽，这些凹槽在同样轴向延伸并径向突出的尖端之间沿轴向延伸，其中，在所述径向凹槽的位置处存在位于与靠近该头部的轴向端部处的凸起的材料部分，该凸起的材料部分在所述环形凹槽的区域内与该头部形成底切。
文档编号F16B39/24GK102606599SQ20121001957
公开日2012年7月25日 申请日期2012年1月20日 优先权日2011年1月20日
发明者杰瑞·巴贝吉 申请人:形状连接技术有限公司及两合公司